JP2004316364A

JP2004316364A - 断熱構造体

Info

Publication number: JP2004316364A
Application number: JP2003115121A
Authority: JP
Inventors: Takashi Morita; 孝士守田; Masaaki Horie; 正昭堀江; Takahiro Sonoura; 孝浩園浦
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP4136768B2

Abstract

【課題】簡便に、できるだけ負担が少なく、しかも環境対応性も良好なものとして、建物の屋上や屋根等での断熱を効果的なものにし、ヒートアイランド現象の緩和や建物室内の温度上昇の低減を図ることのできる、新しい断熱構造体を提供する。
【解決手段】コンクリートスラブ上に無機質焼成品を敷設して保水を可能とした断熱構造体であって、無機質焼成品は、空隙率が５０％以上で、０．０１〜０．１ｍｍの径の細孔の全細孔に占める体積割合が５０％以上であるものとする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、断熱構造体に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、建物の屋上や屋根等において効果的な断熱を簡便に実現することができ、しかも環境対応としても良好な、新しい断熱構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリート製の集合住宅やビル等においては、屋上や屋根の上に断熱材を敷設した「外断熱」の構造が知られている。また、環境保護の一環として屋上緑化が注目されており、屋上緑化によって土の断熱性と植物の水分コントロールによる断熱効果を利用することも検討されている。
【０００３】
しかしながら、従来の「外断熱」においては、一般に、屋上や屋根上に防水層と断熱材を設け、その上にコンクリートを打設していることから、コンクリートの劣化によるひび割れとともに断熱材の劣化が進行し、断熱材の種類によっては紫外線により劣化、消失し、さらには雨漏りが生じることがあるという問題があった。
【０００４】
また、屋上緑化については、高コストで大がかりな工事が必要になり、風雨による土の流失や流れ出た汚水による影響、さらには植物の手入れや植物の根が建物本体に侵入することへの対策が必要になる。このため、実際に屋上緑化による断熱は一般的な方策としては普及していない。このような課題への対策として、たとえば、ポーラスコンクリートに植生することが提案されている（特許文献１）。しかしながら、この場合の屋上緑化でも、植物の手入れが面倒で、そのための負担が大きいという問題は解消されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２８５７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この出願の発明は、上記のような従来の「外断熱」の構造や屋上緑化の問題点を解消し、簡便に、できるだけ負担が少なく、しかも環境対応性も良好なものとして、建物の屋上や屋根等での断熱を効果的なものとし、ヒートアイランド現象の緩和や建物室内の温度上昇の低減を図ることのできる、新しい断熱構造体を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、コンクリートスラブ上に無機質焼成品を敷設して保水を可能とした断熱構造体であって、無機質焼成品は、空隙率が５０％以上で、０．０１〜０．１ｍｍの径の細孔の全細孔に占める体積割合が５０％以上であることを特徴とする断熱構造体を提供する。
【０００８】
そして、この出願の発明は、第２には、０．０１ｍｍ未満の径の細孔の全細孔に占める体積割合が５％以上であることを特徴とする上記の断熱構造体を、第３には、無機質焼成品は、繊維補強セメント板の廃材を主原料成分として、廃材に含まれる繊維分の燃え抜け温度以上で焼成されたものであることを特徴とする断熱構造体を、第４には、繊維補強セメント板の廃材とともにアルミナおよびシリカの少くともいずれかを主原料成分としている断熱構造体を提供する。
【０００９】
また、この出願の発明は、第５には、上記の断熱構造体において、コンクリートスラブと敷設された無機質焼成品との間には、透水性を有するシートが配設されていることを特徴とする断熱構造体を提供し、第６には、透水性を有する滑り止めシートは、無機質焼成品が載置される表面側に滑り止めの植毛が配設されていることを特徴とする断熱構造体を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１１】
この出願の発明の断熱構造体においては、前記のとおり、空隙率と０．０１〜０．１ｍｍ径の細孔の割合が特有の無機質焼成品を屋上や屋根等のコンクリートスラブ上に敷設されている。その際の無機質焼成品の空隙率は５０％以上である。特に限定されることはないが、無機質焼成品としての物理的性質、たとえば強度やその製造を考慮すると、空隙率は９０％以下とすることが好ましく、より好適には７０％以下とすることが考慮される。
【００１２】
また、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ径の細孔の割合は、この出願の発明の無機質焼成品においては、全細孔に占める体積割合として５０％以上とする。この体積割合についてもその上限は特に限定されるものではないが、９５％以下とすることが好ましく、さらに好適には９０％以下であることが考慮される。
【００１３】
コンクリートスラブ上に敷設する無機質焼成品の空隙率と０．０１〜０．１ｍｍ径細孔の割合をこの出願の発明が規定する範囲とすることによって、散水による無機質焼成品での保水とこの保水された水分の蒸発が適当なものとされ、優れた断熱効果が実現されることになる。
【００１４】
たとえば後述の実施例にも示したように、同一時間の同一量の散水を同一厚み（１５ｍｍ）の普通レンガに行った場合と比較すると、夏期（８月）快晴日での保水時間が普通レンガの場合に５時間であっても、この出願の発明の無機質焼成品の場合には２４時間以上となる。
【００１５】
空隙率が５０％未満の場合には、このような保水作用が得られにくく、また、０．０１〜０．１ｍｍ径の細孔の割合が５０％未満では、散水時の水分の取込みに時間がかかるため好ましくない。
【００１６】
そして、コンクリートスラブ表面の温度に対して、普通レンガ敷設の場合の表面温度の低減がせいぜい１５％であるとすると、この出願の発明の無機質焼成品敷設による構造体では、その低減は、３０％以上と極めて大きなものとなり、この低減効果は、建物室内温度の顕著な低減をもたらすことになる。
【００１７】
この出願の発明の断熱構造では、コンクリートスラブ上に敷設する無機質焼成品の形状、大きさについて特に制限はないが、その製造や比重、強度等の性質、そして建物の構造や敷設部位の特徴と施工、さらには期待される断熱性能等を考慮して定めることができる。たとえば、板状、あるいはブロック状等の各種の形状であってよい。厚みについては、実際的には、たとえば４０ｍｍ以下程度のものが適宜に考慮される。
【００１８】
なお、この出願の発明における無機質焼成品については、細孔のうち０．０１ｍｍ未満の径のものの割合を５％以上とすることが好ましい。このことによって、侵入した水分が蒸発しにくくなり、保水状態が長時間継続することになる。より好適には、散水の容易さも考慮して、その割合は、５〜２０％、さらには５〜１０％とする。
【００１９】
コンクリートスラブ上に無機質焼成品を敷設するこの出願の発明の断熱構造によれば、従来の「外断熱」の構造の場合のような断熱材の劣化、消失、さらには雨漏り等の不都合が生じることはなく、長期にわたって安定した断熱効果を実現することができ、しかも、従来の緑化の場合のような大がかりな工事での対策や植物の手入れ等にともなう過度の負担という問題も生じない。
【００２０】
無機質焼成品の敷設という簡便で、負担の小さい対応によって優れた断熱効果が得られることになる。
【００２１】
この出願の発明の無機質焼成品については、各種の原材料から、各種の方法によって製造されたものであってよいが、近年の環境問題への対応から、廃棄物の再利用が好適な形態として考慮される。なかでも、この出願の発明に用いる無機質焼成品は、繊維補強セメント板の廃材を主原料成分として、廃材に含まれる繊維分の燃え抜け温度以上で焼成されたものとすることが考慮される。
【００２２】
つまり、瓦や外壁材、あるいは内装材として使用されている建築用の繊維補強セメント板の廃材の利用である。その製造工程や施工現場等からの廃材が効果的に利用されることになる。
【００２３】
そして、この繊維補強セメント板とともに、アルミナやシリカも主原料成分として用いることも考慮される。
【００２４】
主原料の一つとされる繊維補強セメント板の廃材は、粉体とされるが、この粉体の粒径は、他の成分との混合を容易とし、また、焼成後に微細な細孔空隙が多数形成された多孔体とするために、一般的には５０〜５００μｍの範囲内にあるのが好ましい。この５０〜５００μｍの範囲は、繊維補強セメント板の廃材を鋸引きした時に生ずる粉体がほぼその範囲内に分布する。したがって、上記粉体は、産業廃棄物として排出された繊維補強セメント板の廃材を鋸引きすることにより容易に得られる。もちろん、粉砕機による粉体の生成であってもよい。
【００２５】
アルミナ分については、たとえば、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ボーキサイトなどが、その候補として例示される。
【００２６】
繊維補強セメント板の廃材とアルミナ分は、この出願の発明のリサイクル焼成品においては、繊維補強セメント板の廃材が１〜９０質量％、及びアルミナ分が１〜６０質量％の範囲内にあることが好ましい。
【００２７】
繊維補強セメント板の廃材については、１質量％未満では廃材のリサイクル利用の効率向上が望めず、９０質量％を超えると焼成品の強度が著しく低下する。アルミナ分については、１質量％未満では焼成時の保形が難しくなり、６０質量％を超えると焼成温度が著しく高くなり、１３００℃程度では焼成不足となってしまう。
【００２８】
一方、成形性を向上させるためのバインダーには、これまでの無機物焼成品と同様に、水を用いることができるが、主原料である繊維補強セメント板の廃材及びアルミナ分の粉体を成形可能とすることができる限り格別の限定はない。有機塩、無機塩などを含む水溶液や有機溶媒などもバインダーの対象となり得る。
【００２９】
また、シリカ分を配合することもできる。シリカ分は、その含有により、焼成前に行う成形の成形性を向上させることができる。このようなシリカ分には、たとえば、珪石、珪砂などがその候補として例示され、その配合量は、５０質量％以下とするのが好ましい。
【００３０】
なお、シリカ分を配合する際には、配合作業の効率を高めるために、主原料の一つであるアルミナ分をも含有する、シャモット、木節粘土、長石、カオリン、ムライトなどを用いることができる。
【００３１】
もちろん、焼成用材料には、以上の主原料及び成形性に応じて任意に配合することのできるシリカ分に加え、マグネシア、ジルコンなどの耐火物原料を配合することもできる。
【００３２】
また、良好な強度とともに、良好な透水性、保水性を示すものとして、焼成後に微細な空隙を多数有する多孔体とするために、焼成時に繊維分が燃え抜ける必要がある。このため、繊維補強セメント板の廃材中に含まれる繊維分としては、有機繊維であることが好ましい。パルプなどの天然繊維をはじめとして、ビニル繊維などの化学繊維なども例示される。その中でもパルプは、焼成時に有害なガスが発生せず、また、きれいに燃え抜けるため、とりわけ好ましい繊維分である。一方、アスベストやガラス繊維などの無機繊維は、焼成により燃え抜けにくい、溶融して残存してしまうなどが懸念される。
【００３３】
焼成温度については、繊維補強セメント板の廃材中に含まれる繊維分が燃え抜け温度以上であればよく、数値で特定される必要は必ずしもないが、焼成温度が余りに高温であると、焼成工程が複雑になり、コストアップにつながるとともに、耐久性などを含めた性能に反映される。以上の観点に立つと、１２５０℃〜１３５０℃、たとえば１３００℃前後を一応の目安とすることができる。焼成温度が１３００℃の時、一般に、繊維補強セメント板の廃材の配合比率が２０質量％未満では吸水率の低下が認められ、配合比率が６５％を超えると焼成時に溶融が起こりやすくなる。また、アルミナ分については、焼成温度が１３００℃の時、配合比率が１５質量％未満では溶融しやすく、７０質量％以上では焼成不足となり、強度の低下をきたす傾向がある。
【００３４】
なお、焼成時の雰囲気については、酸化雰囲気又は還元雰囲気のいずれであっても得られる焼成品の性能に特に影響はない。
【００３５】
たとえば以上のような無機質焼成品を用いて断熱構造体の形成に際しては、無機質焼成品を、屋上や屋根等の所定の部位に、直接に、あるいはセメント・コンクリート等を介在させて敷設することができる。あるいは、無機質焼成品とコンクリートスラブとの間に滑り止め透水性シートを介在させてもよい。その滑り止め作用によって、載置した無機質焼成品の敷設位置のズレを防止することができ、また、この滑り止め透水性シートには、上記の繊維補強セメント板の製造工程で使用した抄造フェルトやプレスフェルト、回送フェルト等の廃品を再利用することができる。この点においても環境対応が良好である。しかも、上記のフェルト類を用いることにより、散水時の余剰水や雨水により流れた汚水等を浄化し、屋上や屋根の排水の汚れ、つまりを防止することができる。また、これらのフェルト類等の透水性シートでは汚れが蓄積した場合には取替えを簡略化することもできる。
【００３６】
フェルト類のように、透水性シートには、滑り止め効果をより大きくするために植毛を施しておいてもよい。フェルト等の細毛が無機質焼成品の細孔に入り込み滑り止め効果をより大きなものとする。また、フェルト類では、その保水効果も期待され、これにより温度上昇の低減がさらに促進されることになる。
【００３７】
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しくこの出願の発明について説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。
【００３８】
【実施例】
＜１＞無機質焼成品の製造と物性
セメント５０重量％、珪石粉４５重量％、パルプ繊維５重量％の固形成分組成より製造した外装材用繊維補強セメント板をダイヤモンドソーにより切断し、これにより生じた粉体を用い、次の割合の焼成用原料を調製した。
【００３９】
繊維補強セメント板粉体４５重量％
アルミナ粉２５重量％
タイル粉２０重量％
粘土１０重量％
この原料にバインダーとして湿潤させるために水を配合し、板状に成形し、その後、還元雰囲気にて１３００℃の温度で焼成した。厚み１５ｍｍの無機質焼成品（焼成品２）を得た。
【００４０】
このものの空隙率、０．０１〜０．１ｍｍ径の細孔量（ｃｃ／ｇ）の全細孔量（ｃｃ／ｇ）に対する割合は、表１のとおりであった。
【００４１】
また、以上の手順と同様にして、表１に示した厚み１５ｍｍの焼成品１を製造した。
【００４２】
表１は、上記の焼成品１および２について、その特性を、同一厚みおよび同一の平面大きさの普通レンガと対比して示したものである。
【００４３】
【表１】

この表１からは、まず、普通レンガに比べて比重が２５％も軽く、このことによって、屋上や屋根への敷設時の重量負担はレンガに比べて有利であることがわかる。
＜２＞断熱構造とその特性
そこで、上記の焼成品１および２、並びに普通レンガを各々敷設して水散布の有無の場合の断熱特性を評価した。
【００４４】
この際には、
▲１▼ 図１のように、ポリスチレンフォーム（４５ｍｍ）断熱材を配設した屋上のコンクリートスラブ（１８０ｍｍ）に焼成品１等を敷設した場合、
▲２▼ 図１において、ポリスチレンフォーム断熱材を欠いている屋上コンクリートスラブに焼成品１等を敷設した場合、
の各々について断熱特性を評価した。
【００４５】
評価は、８月の快晴（外気最高温度３２．３℃）条件下で充分に散水して行い、コンクリートスラブの表面温度を１００とした場合の温度相対値と、流入熱量の計算値、並びに保水状態を評価した。
【００４６】
その結果を表２および表３に示した。
【００４７】
【表２】

【００４８】
【表３】

表２および表３より、この出願の発明の優れた断熱効果が確認される。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、従来の「外断熱」の構造や屋上緑化の問題点を解消し、簡便に、できるだけ負担が少なく、しかも環境対応性も良好なものとして、建物の屋上や屋根等での断熱を効果的なものとし、ヒートアイランド現象の緩和や建物室内の温度上昇の低減を図ることのできる、新しい断熱構造体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】屋上の構造を示した断面図である。

Claims

コンクリートスラブ上に無機質焼成品を敷設して保水を可能とした断熱構造体であって、無機質焼成品は、空隙率が５０％以上で、０．０１〜０．１ｍｍの径の細孔の全細孔に占める体積割合が５０％以上であることを特徴とする断熱構造体。
０．０１ｍｍ未満の径の細孔の全細孔に占める体積割合が５％以上であることを特徴とする請求項１の断熱構造体。
無機質焼成品は、繊維補強セメント板の廃材を主原料成分として、廃材に含まれる繊維分の燃え抜け温度以上で焼成されたものであることを特徴とする請求項１または２の断熱構造体。
繊維補強セメント板の廃材とともにアルミナおよびシリカの少くともいずれかを主原料成分としている請求項３の断熱構造体。
請求項１ないし４のいずれかの屋上断熱構造体において、コンクリートスラブと敷設された無機質焼成品との間には、透水性を有する滑り止めシートが配設されていることを特徴とする断熱構造体。
透水性を有するシートは、無機質焼成品が載置される表面側に滑り止めの植毛が配設されていることを特徴とする請求項５の断熱構造体。